操作系統(tǒng)解答題練習

1、問答題練習1、（3分）請列出操作系統(tǒng)所具有的功能中的三個功能。參考答案：處理機管理，內存管理，設備管理，文件管理，用戶界面2、（3分）請列出用戶界面的三個形式。參考答案：命令界面，程序界面和圖形界面1、設進程的到達時間和完成進程所需的運行時間（服務時間）如上表所示。請用短進程非搶占式調度算法計算各進程的開始運行時間、結束運行時間，周轉時間、和等待時間，并計算平均周轉時間。參考答案：進程到達時間服務時間開始時間結束時間周轉時間等待時間A010001001000B110101111110100C2100111211209109D311001019897平均周轉時間T=129.252、（3分）處理機

2、調度算法的效果可以用周轉時間和帶權周轉時間來度量。請說明這兩者有什么異同？參考答案：兩者都是從作業(yè)提交到完成的時間來度量算法的優(yōu)劣。但后者考慮作業(yè)的等待時間對于作業(yè)本身的服務時間的相對影響因素，因此當作業(yè)的差異性很大時，評價更客觀些。3.在單道批處理系統(tǒng)中，下列三個作業(yè)采用先來先服務的調度算法和最高響應比優(yōu)先算法進行調度，哪一種調度算法的性能較好？請完成下表。作業(yè)提交時刻運行時刻開始時刻完成時刻周轉時間/min帶權周轉時間110:002:00210:101:00310:250:25平均周轉時間T=平均帶權周轉時間W=參考答案：先來先服務調度算法：作業(yè)提交時刻運行時刻開始時刻完成時刻周轉時間/m

3、in帶權周轉時間110:002:0010:0012:001201210:101:0012:0013:0017017/6310:250:2513:0013:2518036/5平均周轉時間T=156.67min平均帶權周轉時間W=3.68最高響應比優(yōu)先調度算法：作業(yè)提交時刻運行時刻開始時刻完成時刻周轉時間/min帶權周轉時間110:002:0010:0012:001201210:101:0012:2513:251953.25310:250:2512:0012:251204.8平均周轉時間T=145min平均帶權周轉時間W=3.02綜上所述，最高響應比調度算法性能較好。4. 如果限制為兩道的多道程序

4、系統(tǒng)中，有4個作業(yè)進入系統(tǒng)，其進入系統(tǒng)時刻、估計運行時間為下圖所示。系統(tǒng)采用SJF作業(yè)調度算法，采用SRTF進程調度算法，請?zhí)畛湎旅姹砀瘛Ｗ鳂I(yè)進入系統(tǒng)時刻估計運行時間/min開始運行時刻結束運行時刻周轉時間/min110:0030210:0520310:105410:2010平均周轉時間T=平均帶權周轉時間W=參考答案：作業(yè)進入系統(tǒng)時刻估計運行時間/min進入內存時刻開始運行時刻結束運行時刻周轉時間/min110:003010:0010:0011:0565210:052010:0510:0510:2520310:10510:2510:2510:3020410:201010:3010:3010:

5、4020平均周轉時間T=31.25min平均帶權周轉時間W=2.35. 有一個4道作業(yè)的操作系統(tǒng)，若在一段時間內先后到達6個作業(yè)，其提交時刻和估計運行時間為下表所示：作業(yè)提交時刻估計運行時間/min18:006028:203538:252048:302558:35568:4010系統(tǒng)采用剩余SJF調度算法，作業(yè)被調度進入系統(tǒng)后中途不會退出，但作業(yè)運行時可被剩余時間更短的作業(yè)所搶占。（1）分別給出6個作業(yè)的執(zhí)行時間序列，即開始執(zhí)行時間、作業(yè)完成時間、作業(yè)周轉時間。（2）計算平均作業(yè)周轉時間。參考答案：作業(yè)提交時刻估計運行時間/min進入內存時刻剩余時間/min開始時間完成時間周轉時間/min18

6、:00608:00408:0010:3515528:20358:20308:209:559538:25208:25158:258:452048:30258:30259:009:255558:3558:4558:458:501568:40108:50108:509:0020平均周轉時間T=60min6. 有一個具有三道作業(yè)的多道批處理系統(tǒng)，作業(yè)調度采用短作業(yè)優(yōu)先調度算法，進程調度采用以優(yōu)先數為基礎的搶占式調度算法。在下表所示的作業(yè)序列中，作業(yè)優(yōu)先數即為進程優(yōu)先數，數越小則優(yōu)先級越高。作業(yè)到達時刻估計運行時間/min優(yōu)先數A10:00405B10:20303C10:30604D10:50206E1

7、1:00204F11:10104試填充下表：作業(yè)進入內存時刻運行結束時刻作業(yè)周轉時間/minABCDEF平均作業(yè)周轉時間T=參考答案：作業(yè)進入內存時刻開始運行時刻運行結束時刻作業(yè)周轉時間/minA10:0010:0012:40160B10:2010:2010:5030C10:3010:5011:5080D10:5012:4013:00130E12:0012:0012:2080F11:5011:5012:0050平均作業(yè)周轉時間T=88.3min1、（2分）生產者消費者的互斥同步問題敘述如下：生產者生產產品，放入有n個緩沖區(qū)的緩沖池中，每個緩沖區(qū)只能放一個產品。消費者從緩沖池中取產品消費，不允許

8、從空緩沖區(qū)中取產品。有多個生產者進程與多個消費者進程并發(fā)進行，任何時刻只允許一個進程訪問緩沖池。生產者進程和消費者進程分別從緩沖池中的同一位置開始，順序循環(huán)地使用緩沖池，放產品或取產品。當緩沖池的n個緩沖區(qū)都滿時，生產者進程必須在緩沖池外等待。當緩沖池的n個緩沖區(qū)都空時，消費者進程必須在緩沖池外等待。使用記錄型信號量對生產者消費者問題的解答如下：設置整型量n，設定緩沖池（臨界資源）中的緩沖區(qū)總數設置互斥信號量mutex，初值1，記錄對緩沖池的互斥訪問 設置信號量empty，初值n，記錄緩沖池中空緩沖區(qū)數 設置信號量full，初值0，記錄緩沖池中滿緩沖區(qū)數 生產者和消費者的并發(fā)程序如上面的流程圖

9、所示。請回答下面的問題（1）、（1分）如果將生產者進程中的兩個P操作語句（S2和S3）的執(zhí)行次序反過來，可能會造成死鎖。試分析其原因，發(fā)生死鎖時緩沖池中的緩沖區(qū)有幾個是滿的？ 參考答案：n個（2）、（1分）如果將消費者進程中的兩個P操作語句（X1和X2）的執(zhí)行次序反過來，可能會造成死鎖。試分析其原因，發(fā)生死鎖時緩沖池中的緩沖區(qū)有幾個是滿的？參考答案：0個（或n個全是空的）2、（5分）設兩個進程并發(fā)訪問一個打印機分配表，A進程申請打印機，從打印機分配表讀入狀態(tài)字，進程B向打印機分配表寫入狀態(tài)字。這兩個進程對打印機分配表的操作是互斥的，用P/V操作表示進程A和B的操作過程。參考答案：設互斥信號量S

10、=1進程A ： 進程B： P(S); P(S);讀入打印機分配表； 修改打印機分配表；V（S）； V（S）； 1、（8分）設系統(tǒng)中有三種類型的資源（A，B，C）和五個進程（P1，P2，P3，P4，P5），A資源的數量17，B資源的數量為5，C資源的數量為20。在T0時刻系統(tǒng)狀態(tài)如表所示。系統(tǒng)采用銀行家算法來避免死鎖。請回答下列問題： （1）T0時刻是否為安全狀態(tài)？若是，請給出安全序列。 （2）若進程P4請求資源（2，0，1），能否實現資源分配？為什么？ （3）在（2）的基礎上，若進程P1請求資源（0，2，0），能否實現資源分配？參考答案：（1）T0時刻為安全狀態(tài)。其中的一個安全序列為（P4，P

11、5，P3，P2，P1） （其他可能的安全序列有：（P4，P5，X，X，X），（P4，P2，X，X，X）， （P4，P3，X，X，X），（P5，X，X，X，X）（2）可以為P4分配資源，因為分配后的狀態(tài)還是安全的，其安全序列的分析如下表：| Work | Need | Allocation | Work+Allocation| Finish | A B C | A B C | A B C| A B C P4 | 0 3 2 | 0 2 0 | 4 0 5 | 4 3 7 | TrueP5 | 4 3 7 | 1 1 0 | 3 1 4 | 7 4 11 | TrueP1 | 7 4 11| 3

12、4 7 | 2 1 2 | 9 5 13 | TrueP2 | 9 5 13 | 1 3 4 | 4 0 2 | 13 5 15 | TrueP3 | 13 5 15| 0 0 6 | 4 0 5| 17 5 20| True（3） 進程P1再請求資源（0，2，0），則不能為之分配資源。2、（15分）考慮一個系統(tǒng)在某個時刻的狀態(tài)如表所示。應用銀行家算法回答下列問題：（1）填寫Need矩陣的內容（2）系統(tǒng)是否處于安全狀態(tài)？（3）如果進程P1發(fā)出請求（0，4，2，0），這個請求能否被滿足？參考答案：（1）根據銀行家算法，可列出Need矩陣如下表：進程 | Need| Allocation | Ma

13、x| Available | A B C D | A B C D | A B C D | A B C D P0 | 0 0 0 0 | 0 0 1 2 | 0 0 1 2 | 1 5 2 0P1 | 0 7 5 0 | 1 0 0 0 | 1 7 5 0 |P2 | 1 0 0 2 | 1 3 5 4 | 2 3 5 6 |P3 | 0 0 2 0 | 0 6 3 2 | 0 6 5 2 |P4 | 0 6 4 6 | 0 0 1 4 | 0 6 5 6 |（2）利用安全性算法，列出下表：進程 | Work | Need | Allocation| Work+Allocation| Finis

14、h | A B C D| A B C D | A B C D| A B C D| P0 | 1 5 2 0 | 0 0 0 0| 0 0 1 2| 1 5 3 2| trueP1 | 1 5 3 2| 1 0 0 2| 1 7 5 0| 2 12 8 2| trueP2 | 2 12 8 2 | 0 0 2 0| 0 6 3 2| 2 18 11 4| trueP3 | 2 18 11 4 | 0 6 4 6| 0 0 1 4| 2 18 12 8| trueP4 | 2 18 12 8 | 0 7 5 0| 1 0 0 0| 3 18 12 8 | true存在安全序列 （P0,P2,P3,

15、P4,P1）系統(tǒng)處于安全狀態(tài)。（3）進程P1發(fā)出請求（0，4，2，0），可進行分配，結果得到如下表：進程 | Need| Allocation| Max | Available | A B C D| A B C D| A B C D| A B C D P0 | 0 0 0 0| 0 0 1 2 | 0 0 1 2 | 1 1 0 0P1 | 0 3 3 0| 1 4 2 0| 1 7 5 0 | P2 | 1 0 0 2 | 1 3 5 4| 2 3 5 6 |P3 | 0 0 2 0 | 0 6 3 2| 0 6 5 2 |P4 | 0 6 4 6| 0 0 1 4| 0 6 5 6 |用安

16、全性算法檢查，列出進程 | Work | Need| Allocation | Work+Allocation| Finish | A B C D| A B C D| A B C D| A B C D| P0 | 1 1 0 0 | 0 0 0 0| 0 0 1 2| 1 1 1 2| trueP1 | 1 1 0 2 | 1 0 0 2| 1 7 5 0| 2 8 6 2| trueP2 | 2 8 6 2 | 0 0 2 0| 0 6 3 2| 2 14 9 4| trueP3 | 2 14 9 4 | 0 6 4 6| 0 0 1 4| 2 14 10 4| trueP4 | 2 14

17、10 8| 0 3 3 0| 1 4 2 0| 3 8 12 8| true存在安全系列（P0,P2,P3,P4,P1），因此可滿足需求，可分配所需要資源。1、（1分） 給定段表如下：段號 | 段基地址 | 段長0 | 210 | 5001 | 2350 | 202 | 100 | 903 | 1350 | 5904 | 1938 | 95試求分段地址(3, 500)所對應的物理地址？ 參考答案：18502、（1分）在分頁式存儲管理中，快表被用來提高訪問內存中的數據的存取速度。假定查找快表需要10ns，訪問內存一次需要100ns，如果采用二級頁表結構，而快表的命中率是60%，問對于內存數據的平

18、均存取時間是多少? 參考答案：0.6*(10+100) + 0.4*(10+300) = 1904、（1分）設有一分頁管理系統(tǒng)，管理總共16個存儲塊，每個頁面大小為1024，問物理地址至少應有多少位？ 參考答案：16個存儲塊的塊號最多需要4位，每塊有1024個存儲單元，即所需的地址數需要10位，所以物理地址總長為14位。5、（1分）設有一分頁管理系統(tǒng)，能夠管理的邏輯地址空間最多可有16個頁面，每個頁面大小為1024，問邏輯地址至少應有多少位？參考答案：頁號占4位，頁面占10位，邏輯地址至少要有14位。6、（1分）假定地址長度為16位，頁面大小為1024。問二進制分頁地址(1000 10, 10

19、00 1000)的二進制邏輯地址的表示 參考答案：1000 10100010007、（1分）假定地址長度為16位，頁面大小為1024。問二進制邏輯地址(0001 0001 0001 0001)的二進制分頁地址的表示 參考答案：0100 01000100018、（1分）在一個段式存儲管理系統(tǒng)中，其段表為： 段號 內存起始地址 段長 0 210 500 1 2350 20 2 100 90 3 1350 590 4 1938 95試求表中邏輯地址（0,430）（2,120）對應的物理地址是什么？參考答案：邏輯地址（0，430）表示段號為2，即段首地址為210，對應的物理地址為：210+430=64

20、0邏輯地址（2，120）因為段內地址120段長90，所為該段為非法段，越界。10、（5分）請求分頁存儲管理中，假定系統(tǒng)為某進程分配了3個物理塊，開始時3個物理塊都為空，進程運行時的頁面走向為：7, 0, 1, 0, 3, 0, 7, 0, 1, 4, 6, 3, 6, 0, 1, 3, 6, 1, 3, 2。如果使用先進先出置換算法，請問缺頁率是多少？ 參考答案：75%11、（5分）在一個請求分頁系統(tǒng)中，采用LRU頁面置換算法時，假如一個作業(yè)的頁面訪問順序為4，3，2，1，4，3，5，4，3，2， 1，5，當分配給該作業(yè)的物理塊數M為4時，試寫出頁面訪問的過程，并計算訪問中所發(fā)生的缺頁次數和缺

21、頁率？參考答案：產生缺頁次數8次，缺頁率為8/1266.7%12、（20分）對于如下的頁面訪問序列： 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 1 ， 2 ， 5 ， 1 ， 2 ， 3 ， 4 ， 5 當內存塊數量分別為 3 和 4 時，試問：使用 FIFO 和LRU 置換算法產生的缺頁中斷次數和缺頁中斷率分別是多少？（所有內存開始時都是空的，凡第一次用到的頁面都產生一次缺頁中斷）參考答案：FIFO 淘汰算法： 頁面123412512345塊1111444555塊222211133塊33332224缺缺缺缺缺缺缺缺缺內存塊為 3 時，缺頁中斷（或稱缺頁次數、頁面故障）為 9 缺頁中斷率為75%；頁面123412512345塊11111555544塊2222211115塊333332222塊44444333缺缺缺缺缺缺